EP1015268A1 - Multifunktionales ventil für einen fahrzeugtank - Google Patents

Multifunktionales ventil für einen fahrzeugtank

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EP1015268A1
EP1015268A1 EP98951460A EP98951460A EP1015268A1 EP 1015268 A1 EP1015268 A1 EP 1015268A1 EP 98951460 A EP98951460 A EP 98951460A EP 98951460 A EP98951460 A EP 98951460A EP 1015268 A1 EP1015268 A1 EP 1015268A1
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EP
European Patent Office
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float
multifunctional valve
valve according
closing
opening
Prior art date
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Application number
EP98951460A
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English (en)
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EP1015268B1 (de
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Knut Meyer
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Siemens AG
Original Assignee
Mannesmann VDO AG
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Publication date
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Publication of EP1015268A1 publication Critical patent/EP1015268A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1015268B1 publication Critical patent/EP1015268B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K17/00—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F16K17/36—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves actuated in consequence of extraneous circumstances, e.g. shock, change of position
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K15/00—Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
    • B60K15/03—Fuel tanks
    • B60K15/035—Fuel tanks characterised by venting means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60K15/03—Fuel tanks
    • B60K15/035—Fuel tanks characterised by venting means
    • B60K15/03519—Valve arrangements in the vent line
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/0753—Control by change of position or inertia of system
    • Y10T137/0874—Vent opening or closing on tipping container
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    • Y10T137/00—Fluid handling
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    • Y10T137/3003—Fluid separating traps or vents
    • Y10T137/3084—Discriminating outlet for gas
    • Y10T137/309—Fluid sensing valve
    • Y10T137/3099—Float responsive
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/7287—Liquid level responsive or maintaining systems
    • Y10T137/7358—By float controlled valve
    • Y10T137/7404—Plural floats

Definitions

  • the invention relates to a multifunctional valve for a vehicle tank with the features of the preamble of claim 1.
  • a relevant valve has already been known, which is to be installed in the ceiling of a vehicle tank and combines at least the following functions in one assembly:
  • a further, substantially smaller opening is provided in the valve, which is also used for operational ventilation, i. H. the outflow of fuel vapors when pressure builds up in the tank while the vehicle is moving or at a standstill.
  • This small opening must also be closed when the fuel rises further so that no liquid fuel can rise in the ventilation duct. It is therefore assigned a valve body, which is also biased into the closed position with a relatively weak spring and is held open by the weight of a buoyancy body (density also greater than fuel density).
  • the small opening should also be closed according to the same principle as for the large opening. For safe operation of the tank, it is important that a gas bubble is always retained as a buffer for pressure fluctuations above the liquid fuel.
  • the high density of the buoyancy body in conjunction with the springs ensures that both openings are securely closed in the event of excessive inclination or roof position of the vehicle, because their weight or their output then add to the respective closing spring force. If the buoyancy bodies were designed as floats in the given configuration, then they would lift the flap or the valve body from the opening cross sections against the spring force just in the roof position, so that the tank would leak at these openings.
  • valve In the known valve it can happen with very hesitant refueling that the gas bubble through the small ventilation opening Finally, completely drained above the liquid level and the tank is completely filled with liquid. In particular, the valve body only closes at a very high fill level, although it has apparently been assumed that the throttle resistance of the small opening will build up sufficient back pressure in the tank beforehand. This can cause the tank to overfill.
  • the second opening is arranged away from the larger first opening, so that the assembly, which is inserted in the form of a lid in a recess in the tank top, takes up a relatively large amount of space overall.
  • the assembly also includes a pressure relief valve, which has to protect the tank from damage when the pressure rises sharply. It essentially comes into operation when the temperature of the fuel rises sharply when the tank is full and the pressure of the gas bubble mentioned rises above the threshold value of the pressure relief valve. If the tank is already overfilled, liquid fuel can also escape.
  • a pressure relief valve which has to protect the tank from damage when the pressure rises sharply. It essentially comes into operation when the temperature of the fuel rises sharply when the tank is full and the pressure of the gas bubble mentioned rises above the threshold value of the pressure relief valve. If the tank is already overfilled, liquid fuel can also escape.
  • a ventilation and roll-over valve was also designed, which comprises a bell-shaped float with a closing body, in the interior of which is open at the bottom, a gas bubble is retained when the tank level rises, while the ventilation flow can pass the float on the outside.
  • a ball is provided below the float, which outweighs the buoyancy of the float in the case of an incline or roof position and holds the closing body in the closed position.
  • a second overflow opening is not provided in this valve.
  • the invention has for its object to improve a generic valve.
  • both openings can each be closed by floats carrying closing bodies, reliable closing is initially achieved when the liquid level rises.
  • a separate mechanical actuation device is provided which counteracts the buoyancy of the float in this extreme situation, so that the openings can be securely closed against leaking fuel.
  • the actuating device can comprise, in a manner known per se, at least one body, the weight of which is greater than the buoyancy force of the float body, and can therefore use a particularly simple solution.
  • it can also comprise a further float, a deflection mechanism being connected to the further float, which transfers its buoyancy force in the rollover case to the two float bodies against their buoyancy force.
  • both float bodies are held together by a single device in the closed position of their associated closing bodies.
  • This in turn can be achieved in a particularly space-saving manner if the two openings or the floats are arranged coaxially with one another. Space-saving you can then make the second opening in the first float body when this z. B. is bell-shaped and forms a guide for the second float body. This also meets the requirement for the smallest possible lateral expansion of the overall valve.
  • a lagging closure of the second opening can be effectively provided by floating the second float more slowly than the first. This is achieved e.g. B. by making the second float from a slightly higher density material.
  • both float bodies can be guided in a cup-shaped guide with a conical or concave arched bottom, the interior of which communicates fluidically with the container.
  • the shape of the bottom then forms the roller guide for the weight body already mentioned for closing both ventilation openings.
  • the roll-over function is particularly reliable even over long periods of use if a ball is arranged between the bottom and the underside of the float body, the diameter of which is coordinated with the bottom and the distance between the underside of the float body and the bottom so that both closing bodies are mechanical are brought into the closed position before the ball comes into contact with the side of the guide. This reliably prevents both ball jamming and unwanted noise. Because the ball is constantly wetted by fuel as it rolls down the curved bottom, the friction between its surface and the underside of the float is negligible.
  • a float valve is available that enables the tank to be ventilated and vented, protects the tank against impermissible overpressure and overfilling, has a dip tube switch-off (build-up of sufficient counterpressure when refueling after reaching the permissible fill level to automatically switch off the nozzle) and a roll -over- includes function.
  • the valve consists of a double float (external and internal float) which, depending on the level, close the refueling and operating vents one after the other or open again when the level drops.
  • a roll-over ball is arranged under the floats, which in the case of any inclined or overhead position of the tank overcomes the buoyancy forces of the floats and closes the valve.
  • FIG. 1 shows a section through a multifunctional valve with two coaxially arranged float bodies in the fully closed position
  • FIG. 2 shows a detail from FIG. 1, in which a first (vent) opening of the valve is opened
  • FIG. 3 shows a detail from FIG. 1, in which a second (ventilation) opening of the valve is opened
  • Figure 4 is a sectional view of the valve corresponding to Figure 1, but with the vehicle at an angle, both openings being closed by means of a mechanical device.
  • a multifunctional valve 1 is formed in a holder 2, which can serve as a lid of an opening in the ceiling of a container, not shown, for. B. a fuel tank of a vehicle. With a flange 3, the holder 2 rests on the edge of this opening, possibly locked with the interposition of a seal or welded pressure-tight. 4 with a liquid level in the container is designated.
  • the holder 2 forms a bell-shaped open space 5 towards the container 5.
  • a cup-like guide 6 is arranged approximately in the middle of this space and is fastened to the body of the holder 2 approximately in the plane of the flange 3. It has a dome-shaped, concave base 7, in which holes 8 are provided. Shortly below its upper edge, it also has large openings 9. The interior of the guide 6, which is open at the top, opens into a ventilation opening 10 which is continued in the body of the holder 2.
  • 3 different channels are formed in the holder 2 above the flange, which lead to an activated carbon filter (not shown) for separating hydrocarbon particles from the ventilation flow.
  • a pressure relief valve which is known per se and is not shown here, is also arranged in the holder 2 and also communicates with the container contents. graced and excessive - e.g. B. temperature-related - pressure build-up opens to prevent damage to the container.
  • a first float body 11 is linearly guided up and down. It has an approximately bell-shaped cross section, open at the bottom, with a hollow cylindrical interior 12. Its upper end or the ceiling of the interior 12 forms a conical closing body 13, which is assigned to the ventilation opening 10 and, in the closed position shown here, seals against the edge of the ventilation opening 10 is present.
  • the closing body 13 carries an elastic sealing ring 14 to improve the sealing effect.
  • a ventilation opening 15 is provided centrally in the ceiling of the interior 12. This has a small cross-section and therefore a defined throttling effect. Openings 16 are again provided in the side walls of the first float body 11 below the ceiling, so that the interior 12 in connection with the holes 8 in the bottom of the guide 6 is always completely pressure-balanced.
  • a second float body 17 is guided coaxially with the first float body. At its conical upper end it is designed as a second closing body 18 - also equipped with a sealing ring if necessary - which corresponds to the ventilation opening 15 and closes it tightly in the position shown here.
  • a ball 19 is locked in a freely rolling condition.
  • Their diameter is so with the dome-shaped bottom 7 and the distance between the two float bodies 11, 17 in their closed position Measure that the ball holds both float bodies securely in the closed position before it comes to rest on the side edge of the guide 6 (see FIG. 4). This also prevents the ball from striking the side edge of the guide and thus the generation of undesirable noises.
  • the ball only needs to touch the underside of the inner float body 17, the outer float body is then raised indirectly via the second closing body.
  • the ball 19 is so heavy that its weight surely outweighs its own buoyancy and the buoyancy of both float bodies even in the event that the container is tilted by 180 °, i. H. upside down.
  • the position of the valve according to FIG. 1, in which both the ventilation opening 10 and the ventilation opening 15 are closed, is set automatically when the tank is at the permissible level, i.e. when the liquid level 4 is high, due to the buoyancy of the two float bodies 11 and 17 (filling stop Function or immersion tube shutdown). It also occurs when the container is inclined or upside down (FIG. 4) (roll-over function).
  • Both float bodies 11 and 17 are guided - z. B. by longitudinal ribs with intermediate grooves - that a vertical pressure equalization is always possible along their sides. You can the guide 6 z. B. also perform in a conventional manner as a basket.
  • the vent opening 10 is open. This is always the case when the fill level has dropped and there is little or no buoyancy on the two float bodies and also no inclined position of the container according to FIG Filling the container or rising the liquid level 4, the displaced air-fuel vapor mixture can escape through the openings 9 and the vent 10 towards the activated carbon filter according to FIG.
  • the position of the second float body 17 is irrelevant. However, it will be designed by the choice of material (density) or its own weight so that it floats later than the first float body. In the position shown here, the underside of the float body 17 rests on the ball 19 and the first float body 11 is supported on the second closing body due to weight, so that the ventilation opening 15 is closed.
  • the first float body 11 When the liquid level 4 approaches the permissible fill level, the first float body 11 then rises in the guide 6, as shown in FIG. 3, and closes the vent opening 10 by means of its closing body 13 and the sealing ring 14. At the same time, however, the vent opening 15 remains open, so that it continues a throttled vent flow can escape. According to FIG. 3, this flows through the openings 9 in the guide 6, the openings 16 in the first float body 11 and the ventilation opening 15 into the ventilation opening 10.
  • the pressure relief valve mentioned only opens at a pressure which cannot be achieved by fuel that is supplied without pressure.
  • Outside air for operational ventilation of the container during the withdrawal of fuel can also flow in the position according to FIG. 1 via a separate ventilation (eg on the tank cap).

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Abstract

Bei einem multifunktionalen Ventil für einen Fahrzeugbehälter, umfassend eine erste mittels eines ersten Schließkörpers abhängig vom Füllpegel des Behälters verschließbare Öffnung zum Entlüften des Tanks beim Befüllen, eine zweite mittels eines zweiten Schließkörpers verschließbare Öffnung zum Entlüften des Tanks während des Betriebs, wobei beide Schließkörper selbsttätig in ihre Schließlage gelangen, wenn das Fahrzeug in eine übermäßige Schräglage oder in Dachlage gerät (Roll-over-Funktion), sind erfindungsgemäß beide Schließkörper (13, 18) durch jeweils einen zugeordneten ersten bzw. zweiten Schwimmerkörper (11, 17), die eine geringere Dichte als das im Behälter befindliche Medium haben, in Schließlage bringbar und wirkt bei Roll-over-Funktion auf beide Schwimmerkörper (11, 17) eine mechanische Einrichtung (Kugel 19) gegen deren Auftrieb ein und hält die Schließkörper (13, 18) in Schließstellung.

Description

Beschreibung
Multifunktionales Ventil für einen Fahrzeugtank
Die Erfindung bezieht sich auf ein multifunktionales Ventil für einen Fahrzeugtank mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
Es wurde schon ein einschlägiges Ventil bekannt, das in die Decke eines Fahrzeugtanks einzubauen ist und zumindest folgende Funktionen in einer Baugruppe vereint :
- Entlüften des Tanks während des Befüllens und Sichern gegen Überfüllen durch Aufbau eines Gegendrucks,
- Belüften während der betrieblichen Entnahme von Kraftstoff,
- Sichern des Tanks gegen Überlastung bei übermäßigem Druckaufbau,
- Schließen bei übermäßiger Schräglage oder Dachlage des Fahrzeugs.
Beim Befüllen eines Kraftstofftanks wird durch den nachströmenden Kraftstoff ein Gemisch aus Luft und Kraftstoffdämpfen verdrängt. Es strömt zunächst durch eine große Entlüftungs-Öffnung zu einem Aktivkohlefilter, der die Kraftstoffanteile zurückhält und im wesentlichen gereinigte Luft in die Umgebung gelangen läßt. Der besagten großen Entlüftungsöffnung ist bei dem bekannten Ventil eine Klappe zugeordnet, die einerseits federnd in ihre Schließlage vorgespannt, andererseits jedoch in normaler Lage des Fahrzeugs durch einen Auftriebskörper offengehalten wird. Mit zunehmender Befüllung taucht der Auftriebskörper, dessen Dichte (1 ,2) deutlich höher als die des Kraftstoffs (0,7) ist, mehr und mehr in den Kraftstoff ein. Allein aufgrund seines volumetrischen Auftriebs verändert sich das Kraftverhältnis zwischen seiner wirksamen Gewichtskraft
BESTATIGUNGKOPIE und der Kraft der erwähnten Schließfeder, so daß letztere die Klappe schließt, kurz bevor der Füllstand des Tanks seine maximale Höhe erreicht hat.
Fluidisch parallel zu der großen Öffnung ist noch eine weitere, wesentlich kleinere Öffnung in dem Ventil vorgesehen, die ebenfalls der betrieblichen Entlüftung dient, d. h. dem Ausströmen von Kraftstoffdämpfen bei Druckaufbau im Tank während der Fahrt bzw. des Stillstands des Fahrzeugs. Auch diese kleine Öffnung muß bei einem weiteren Ansteigen des Kraftstoffs verschlossen werden, damit kein flüssiger Kraftstoff in dem Entlüftungskanal aufsteigen kann. Ihr ist deshalb ein Ventilkörper zugeordnet, der ebenfalls mit einer relativ schwachen Feder in die Schließlage vorgespannt und vom Gewicht eines Auftriebskörpers (Dichte ebenfalls größer als Kraftstoffdichte) offengehalten wird. Nach dem gleichen Prinzip wie bei der großen Öffnung soll auch die kleine Öffnung schließlich verschlossen werden. Für einen sicheren Betrieb des Tanks ist es wichtig, daß oberhalb des flüssigen Kraftstoffs stets eine Gasblase als Puffer für Druckschwankungen erhalten bleibt.
Die hohe Dichte der Auftriebskörper stellt in Verbindung mit den Federn sicher, daß beide Öffnungen bei übermäßiger Schräglage oder Dachlage des Fahrzeugs sicher verschlossen sind, weil ihr Gewicht bzw. ihr Abtrieb sich dann der jeweiligen Schließfederkraft addiert. Wären die Auftriebskörper in der vorgegebenen Konfiguration als Schwimmer ausgebildet, so würden sie die Klappe bzw. den Ventilkörper gerade in der Dachlage gegen die Federkraft von den Öffnungsquerschnitten abheben, so daß der Tank an diesen Öffnungen undicht wäre.
Bei dem bekannten Ventil kann es bei sehr zögerlichem Betanken jedoch dazu kommen, daß über die kleine Belüftungsöffnung auch die Gasblase oberhalb des Flüssigkeitspegels schließlich völlig abgeführt und der Tank vollständig mit Flüssigkeit gefüllt wird. Insbesondere schließt der Ventilkörper erst bei einem schon sehr hohen Füllstand ab, wobei man offenbar davon ausgegangen ist, daß durch den Drosselwiderstand der kleinen Öffnung schon vorher ein hinreichender Gegendruck im Tank aufgebaut werde. Dadurch kann es zu Überfüllung des Tanks kommen.
Des weiteren ist die zweite Öffnung abseits der größeren ersten Öffnung angeordnet, so daß die Baugruppe, die in Deckelform in eine Aussparung der Tankdecke eingesetzt wird, insgesamt einen relativ hohen Platzbedarf hat.
Man strebt aber an, derartige Aussparungen im Hinblick auf eine zuverlässige Abdichtung möglichst klein zu halten.
Die Baugruppe umfaßt schließlich noch ein Überdruckventil, das den Tank vor Beschädigung bei starkem Druckanstieg zu schützen hat. Es tritt im wesentlichen dann in Funktion, wenn die Temperatur des Kraftstoffs bei vollem Tank stark ansteigt und der Druck der erwähnten Gasblase über den Schwellwert des Überdruckventils hinaus ansteigt. Bei bereits vorher überfülltem Tank kann aber auch flüssiger Kraftstoff austreten.
Ausgeführt wurde auch ein Belüftungs- und Roll-over-Ventil, das einen glockenförmigen Schwimmer mit Schließkörper umfaßt, in dessen nach unten offenem Innenraum sich bei Anstieg des Tank-Füllstands eine Gasblase hält, während die Belüftungsströmung außen am Schwimmer vorbeigelangen kann. Unterhalb des Schwimmers ist dort eine Kugel vorgesehen, die im Schräg- oder Dachlagefall die Auftriebskraft des Schwimmers überwiegt und den Schließkörper in Schließlage hält. Eine zweite Überström-Öffnung ist bei diesem Ventil nicht vorgesehen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Ventil zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Merkmale der Unteransprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen dieses Gegenstands an.
Wenn beide Öffnungen jeweils durch Schließkörper tragende Schwimmer verschließbar sind, wird damit zunächst ein zuverlässiges Schließen bei ansteigendem Flüssigkeitspegel erreicht. Für den eher selten eintretenden Roll-over-Fall sieht man eine eigene mechanische Betätigungseinrichtung vor, die dem Auftrieb der Schwimmer in dieser Extremsituation entgegenwirkt, so daß die Öffnungen sicher gegen auslaufenden Kraftstoff verschließbar sind.
Die Betätigungseinrichtung kann in an sich bekannter Weise mindestens einen Körper umfassen, dessen Gewicht größer als die Auftriebskraft der Schwimmerkörper ist, und damit eine besonders einfache Lösung anwenden. Sie kann aber auch einen weiteren Schwimmer umfassen, wobei ein Umlenkmechanismus mit dem weiteren Schwimmer verbunden ist, der dessen Auftriebskraft im Roll-over-Fall auf die beiden Schwimmerkörper gegen deren Auftriebskraft überträgt.
Besonders vorteilhaft ist es in jedem Fall, wenn beide Schwimmerkörper von einer einzigen Einrichtung gemeinsam in der Schließstellung ihrer zugeordneten Schließkörper gehalten werden. Dies wiederum kann man in besonders platzsparender Weise erreichen, wenn man die beiden Öffnungen bzw. die Schwimmer koaxial zueinander anordnet. Platzsparend kann man dann die zweite Öffnung im ersten Schwimmerkörper anbringen, wenn dieser z. B. glockenförmig ausgebildet ist und eine Führung für den zweiten Schwimmerkörper bildet. Damit wird auch die Forderung nach einer möglichst geringen seitlichen Ausdehnung des Gesamtventils erfüllt.
Für eine nacheilende Schließung der zweiten Öffnung kann man wirksam sorgen, indem der zweite Schwimmer langsamer aufgetrieben wird als der erste. Dies erreicht man z. B., indem der zweite Schwimmer aus einem Material mit etwas höherer Dichte gefertigt wird.
Wiederum platzsparend können beide Schwimmerkörper in einer becherförmigen Führung mit einem konischen oder konkav gewölbten Boden geführt sein, deren Innenraum mit dem Behälter fluidisch kommuniziert. Die Form des Bodens bildet dann die Rollführung für den bereits erwähnten Gewichtkörper zum Verschließen beider Entlüftungsöffnungen.
Die Roll-over-Funktion ist besonders funktionssicher auch über längere Einsatzzeiträume, wenn zwischen dem Boden und der Unterseite der Schwimmerkörper eine Kugel angeordnet ist, deren Durchmesser auf den Boden und den Abstand der Unterseite der Schwimmerkörper zum Boden so abgestimmt ist, daß beide Schließkörper mechanisch in Schließlage gebracht sind, bevor die Kugel seitlich in Anlage an die Führung gerät. Damit wird sowohl Klemmen der Kugel als auch unerwünschte Geräuschentwicklung sicher vermieden. Weil die Kugel beim Durchrollen des nach unten gewölbten Bodens ständig von Kraftstoff benetzt wird, ist auch die Reibung zwischen ihrer Oberfläche und der Unterseite des Schwimmerkörpers vernachlässigbar. Damit wird ein Schwimmerventil verfügbar, das die Be- und Entlüftung des Tanks ermöglicht, den Tank vor unzulässigem Überdruck und Überfüllung schützt, über eine Tauchrohrabschaltung (Aufbau eines hinreichenden Gegendrucks beim Betanken nach Erreichen des zulässigen Füllstands zum selbsttätigen Abschalten der Zapfpistole) verfügt und eine Roll-over- Funktion umfaßt.
Das Ventil besteht aus einem Doppelschwimmer (Außen- und Innenschwimmer), die je nach Füllstand die Betankungs- und Betriebsentlüftungen nacheinander verschließen bzw. bei sinkendem Füllstand wieder öffnen.
Unter den Schwimmern ist eine Roll-over-Kugel angeordnet, die im Fall einer beliebigen Schräg- oder Überkopf-Lage des Tanks die Auftriebskräfte der Schwimmer überwindet und das Ventil schließt.
Eine weitere Entlüftung ist nicht vorgesehen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstands der Erfindung gehen aus der Zeichnung eines Ausführungsbeispiels und deren sich im folgenden anschließender eingehender Beschreibung hervor.
Es zeigen in vereinfachter Darstellung
Figur 1 einen Schnitt durch ein multifunktionales Ventil mit zwei koaxial angeordneten Schwimmerkörpern in vollständig geschlossener Stellung,
Figur 2 ein Detail aus Figur 1 , in dem eine erste (Entlüftungs-)Öffnung des Ventils geöffnet ist, Figur 3 ein Detail aus Figur 1 , in dem eine zweite (Belüftungs-)Öffnung des Ventils geöffnet ist,
Figur 4 eine Schnittansicht des Ventils entsprechend Figur 1 , jedoch bei schrägstehendem Fahrzeug, wobei beide Öffnungen mittels einer mechanischen Einrichtung verschlossen sind.
Gemäß Figur 1 ist ein multifunktionales Ventil 1 in einem Halter 2 ausgebildet, der als Deckel einer Öffnung in der Decke eines nicht dargestellten Behälters dienen kann, z. B. eines Kraftstofftanks eines Fahrzeugs. Mit einem Flansch 3 liegt der Halter 2 auf dem Rand dieser Öffnung auf, ggf. unter Zwischenlage einer Dichtung verrastet oder druckdicht verschweißt. Mit 4 ist ein Flüssigkeitspegel in dem Behälter bezeichnet.
Der Halter 2 bildet einen zum Behälter - nach unten - hin glockenartig offenen Raum 5. Etwa mittig in diesem Raum ist eine becherartige Führung 6 angeordnet und etwa in der Ebene des Flansches 3 an dem Körper des Halters 2 befestigt. Sie hat einen kalottenförmigen, konkav gewölbten Boden 7, in dem Löcher 8 vorgesehen sind. Kurz unterhalb ihres oberen Randes hat sie ferner große Durchbrüche 9. Der nach oben offene Innenraum der Führung 6 mündet in eine Entlüftungsöffnung 10, der im Körper des Halters 2 weitergeführt wird.
In dem Halter 2 sind dazu oberhalb des Flansches 3 verschiedene Kanäle ausgebildet, die zu einem nicht gezeigten Aktivkohlefilter zum Abscheiden von Kohlenwasserstoffpartikeln aus der Entlüftungsströmung führen.
Im Halter 2 ist auch ein hier nicht dargestelltes, an sich bekanntes Überdruckventil angeordnet, das ebenfalls mit dem Behälterinhalt kommuni- ziert und bei übermäßigem - z. B. temperaturbedingtem - Druckaufbau öffnet, um Beschädigung des Behälters zu verhindern.
In der Führung 6 ist ein erster Schwimmerkörper 11 geradlinig auf und ab verschiebbar geführt. Er hat einen etwa glockenförmigen, unten offenen Querschnitt mit einem hohlzylindrischen Innenraum 12. Sein oberes Ende bzw. die Decke des Innenraums 12 bildet einen konischen Schließkörper 13, welcher der Entlüftungsöffnung 10 zugeordnet ist und in der hier gezeigten Schließstellung dichtend gegen den Rand der Entlüftungsöffnung 10 anliegt. Der Schließkörper 13 trägt zur Verbesserung der Dichtwirkung einen elastischen Dichtring 14.
Zentrisch in der Decke des Innenraums 12 ist eine Belüftungsöffnung 15 vorgesehen. Diese hat einen kleinen Querschnitt und damit eine definierte Drosselwirkung. In den Seitenwänden des ersten Schwimmerkörpers 11 sind unterhalb der Decke wiederum Durchbrüche 16 vorgesehen, so daß der Innenraum 12 in Verbindung mit den Löchern 8 im Boden der Führung 6 stets vollständig druckausgeglichen ist.
Im Innenraum 12 des ersten Schwimmerkörpers 11 ist ein zweiter Schwimmerkörper 17 gleichachsig mit dem ersten Schwimmerkörper geführt. An seinem konischen oberen Ende ist er als zweiter Schließkörper 18 - bei Bedarf ebenfalls mit einem Dichtring bestückt - ausgebildet, der mit der Belüftungsöffnung 15 korrespondiert und diese in der hier gezeigten Stellung dicht schließt.
Zwischen den beiden Schwimmerkörpern 11 und 17 und dem Boden 7 bzw. den Seitenwänden der Führung 6 ist eine Kugel 19 frei rollfähig eingesperrt. Ihr Durchmesser ist mit dem kalottenförmigen Boden 7 und dem Abstand der beiden Schwimmerkörper 11 , 17 in ihrer Schließlage so be- messen, daß die Kugel beide Schwimmerkörper sicher in der Schließlage hält, bevor sie am seitlichen Rand der Führung 6 zur Anlage kommt (vgl. Figur 4). Man verhindert damit auch ein Anschlagen der Kugel an den seitlichen Rand der Führung und damit die Entstehung unerwünschter Geräusche. Die Kugel braucht nur die Unterseite des inneren Schwimmerkörpers 17 zu berühren, der äußere Schwimmerkörper wird dann mittelbar über den zweiten Schließkörper mit angehoben.
Ferner ist die Kugel 19 so schwer, daß ihr Gewicht ihren eigenen Auftrieb und die Auftriebskraft beider Schwimmerkörper auch in dem Fall sicher überwiegt, daß der Behälter um 180° gekippt wird, d. h. in Überkopflage gerät.
Die Stellung des Ventils gemäß Figur 1 , in der sowohl die Entlüftungsöffnung 10 als auch die Belüftungsöffnung 15 verschlossen sind, stellt sich beim zulässigen Füllstand des Behälters, also bei Hochstand des Flüssigkeitspegels 4, selbsttätig aufgrund des Auftriebs der beiden Schwimmerkörper 11 und 17 ein (Füllstop-Funktion oder Tauchrohrabschaltung). Außerdem stellt sie sich bei Schräg- oder Überkopflage des Behälters (Figur 4) ein (Roll-over-Funktion).
Beide Schwimmerkörper 11 und 17 sind so geführt - z. B. durch Längsrippen mit zwischenliegenden Nuten -, daß auch entlang ihren Seiten stets ein vertikaler Druckausgleich möglich ist. Man kann die Führung 6 z. B. in an sich bekannter Weise auch als Korb ausführen.
In der Stellung des Ventils 1 nach Figur 2 ist die Entlüftungsöffnung 10 geöffnet. Dies ist immer dann der Fall, wenn der Füllstand abgesunken ist und kein oder nur geringer Auftrieb an den beiden Schwimmerkörpern vorliegt und auch keine Schräglage des Behälters nach Figur 4. Beim Auffüllen des Behälters bzw. Wiederansteigen des Flüssigkeitspegels 4 kann gemäß Figur 2 das verdrängte Luft-Kraftstoffdampf-Gemisch durch die Durchbrüche 9 und die Entlüftungsöffnung 10 zum Aktivkohlefilter hin entweichen.
Die Stellung des zweiten Schwimmerkörpers 17 ist derweil ohne Belang. Man wird ihn jedoch durch Materialwahl (Dichte) bzw. Eigenmasse so auslegen, daß er später aufschwimmt als der erste Schwimmerkörper. In der hier gezeigten Stellung liegt die Unterseite des Schwimmerkörpers 17 auf der Kugel 19 auf und der erste Schwimmerkörper 11 stützt sich gewichtsbedingt auf dem zweiten Schließkörper ab, so daß die Entlüftungsöffnung 15 verschlossen ist.
Bei Annäherung des Flüssigkeitspegels 4 an den zulässigen Füllstand steigt dann gemäß Figur 3 zunächst der erste Schwimmerkörper 11 in der Führung 6 auf und verschließt mittels seines Schließkörpers 13 und des Dichtrings 14 die Entlüftungsöffnung 10. Gleichzeitig bleibt die Belüftungsöffnung 15 jedoch noch geöffnet, so daß weiterhin eine gedrosselte Entlüftungsströmung entweichen kann. Diese fließt gemäß Figur 3 durch die Durchbrüche 9 in der Führung 6, die Durchbrüche 16 im ersten Schwimmerkörper 11 und die Belüftungsöffnung 15 in die Entlüftungsöffnung 10 ab.
In diesem Zustand wird im Behälter bei rascher Befüllung schon ein hinreichender Gegendruck aufgebaut, daß durch den Einfüllstutzen kein weiterer Kraftstoff mehr nachgefüllt werden kann. Bei langsamer Zuströ- mung kann hingegen der Flüssigkeitspegel 4 langsam noch weiter ansteigen, jedoch steigt schließlich auch der zweite Schwimmerkörper 17 auf und verschließt mit seinem Schließkörper 18 auch die Belüftungsöffnung 15. Ein Überfüllen des Behälters ist damit ausgeschlossen. In diesem Zu- stand kann auch bei langsamem Nachfüllen kein Kraftstoff mehr gegen den Tankinnendruck einströmen.
Das erwähnte Überdruckventil öffnet ohnehin erst bei einem Druck, der durch drucklos zulaufenden Kraftstoff nicht erreicht werden kann.
Außenluft zur betrieblichen Belüftung des Behälters während der Entnahme von Kraftstoff kann über eine separate Belüftung (z. B. am Tankdek- kel) auch in der Stellung gemäß Figur 1 zuströmen.
Will man auf die Schrägstellungs-Sperre verzichten und nur eine reine Roll-over-Funktion für die Überkopflage vorsehen, so kann man anstelle der Kugel 19 auch einen weiteren Schwimmerkörper (nicht dargestellt) vorsehen, der über einen an der Führung 6 gelagerten Kipphebel die beiden Schwimmerkörper 11 und 17 in Schließlage bringt, wenn der Behälter in den Bereich von 180° Kippwinkel gerät.

Claims

Patentansprüche
1. Multifunktionales Ventil für einen Fahrzeugbehälter, umfassend eine erste mittels eines ersten Schließkörpers abhängig vom Füllpegel des Behälters verschließbare Öffnung zum Entlüften des Tanks beim
Befüllen, eine zweite mittels eines zweiten Schließkörpers verschließbare Öffnung zum gedrosselten Entlüften des Tanks, wobei beide Schließkörper selbsttätig in ihre Schließlage gelangen, wenn das Fahrzeug in eine übermäßige Schräglage oder in
Dachlage gerät (Roll-over-Funktion), dadurch gekennzeichnet, daß beide Schließkörper (13, 18) durch jeweils einen zugeordneten ersten bzw. zweiten Schwimmerkörper (11 , 17), die eine geringere
Dichte als das im Behälter befindliche Medium haben, in Schließlage bringbar sind und daß bei Roll-over-Funktion auf beide
Schwimmerkörper (11 , 17) eine mechanische Einrichtung (Kugel 19) gegen deren Auftrieb einwirkt und die Schließkörper (13, 18) in
Schließstellung hält.
2. Multifunktionales Ventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Einrichtung mindestens einen Körper (Kugel 19) umfaßt, dessen Gewicht größer als die Auftriebskraft der Schwimmerkörper ist.
3. Multifunktionales Ventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Einrichtung mindestens einen weiteren Schwimmer umfaßt, und daß ein Umlenkmechanismus mit dem weiteren Schwimmer verbunden ist, der dessen Auftriebskraft im Roll-over-Fall auf die beiden Schwimmerkörper (11 , 17) gegen deren Auftriebskraft überträgt.
4. Multifunktionales Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Öffnung (15) im ersten Schwimmerkörper (11 ) angeordnet ist.
5. Multifunktionales Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Öffnungen (10, 15) und die Schwimmerkörper (11 , 17) koaxial angeordnet sind, wobei der zweite Schwimmer (17) in dem glockenförmigen ersten Schwimmer (11 ) radial und in Längsrichtung verschiebbar geführt ist.
6. Multifunktionales Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftriebskraft des zweiten Schwimmerkörpers (17) kleiner als die des ersten Schwimmerkörpers (11 ) ist.
7. Multifunktionales Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwimmerkörper (11 , 17) in einer becherförmigen Führung (6) mit einem konischen oder konkav gewölbten Boden (7) geführt sind, deren Innenraum mit dem Behälter fluidisch kommuniziert.
8. Multifunktionales Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Boden (7) und der Unterseite der Schwimmerkörper eine Kugel (19) angeordnet ist, deren Durchmesser auf den Boden (7) und den Abstand der Unterseite der Schwimmerkörper zum Boden so abgestimmt ist, daß beide Schließkörper (13, 18) mechanisch in Schließlage gebracht sind, bevor die Kugel (19) seitlich in Anlage an die Führung (6) gerät.
9. Multifunktionales Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungsöffnung (15) als Drosselbohrung ausgeführt ist.
10. Multifunktionales Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schließkörper jeweils mit einem Dichtring (14) versehen sind.
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